澄清液冷却过程中的析盐规律

出处：按学科分类—工业技术 中国轻工业出版社《制盐工业手册》第1582页（2474字）

澄清液中氯化镁和氯化钾的含量较高，氯化钠和硫酸镁的含量较少。氯化钠和硫酸镁在澄清液中是饱和的，光卤石是接近饱和的。为从澄清液中获得优质高产的光卤石，必须根据冷却过程中的盐类析出规律，确定出适宜的工艺条件。图6－2－14是Na⁺、K⁺、Mg²⁺／／Cl^－、SO₄^2－－H₂O五元交互体系多温相图，可据以了解澄清液冷却过程中的析盐规律。

某澄清液的组成如下：

℃ ° Bé KCl NaCl MgCl₂ MgSO₄

100 36．8 42．52 22．09 440．65 16．3 (g／L)

换算成耶涅克指数为：

2K⁺ Mg²⁺ SO₄^2－ 2Na⁺ H₂O

5．50 91．89 2．61 3．65 879．6

图6－2－14 Na⁺，K⁺，Mg²⁺／／SO₄^2－，C1^－－H₂O体系光卤石结晶区多温图(25℃，50℃，75℃，100℃)

图中：1．干盐图上各大写字母的脚码表示温度，如Q₁₀₀Z₁₀₀表示100℃时NaCl、MgSO₄·H₂O、KC1·MgCl₂·6H₂O三盐共饱线．

2．干盐图上，K_P为光卤石的固相点，S为MgSO₄·H₂O的固相点。

3．水图上各小写字母与干盐图上各大写字母为对应关系。

4．水图上K_P为KCl·MgCl₂·6H₂O固相点，S′为MgSO₄·H₂O固相点。

5．Na盐图上，右上角有“，”的小写字母与干盐图上大写字母为对应关系。

将此澄清液的组成点标在图6－2－14上为P点。可以看出：在100℃和75℃两温度下，P点落在MgSO₄·H₂O的结晶区；在50℃和25℃两温度下，P点落在光卤石的结晶区。

(1)在100℃时：在水图上，P₅点是在100℃时MgSO₄·H₂O开始饱和的界限点，而澄清液的体系点P₀略在P₅之上，说明此时MgSO₄·H₂O接近饱和，光卤石还没有饱和。

(2)在75℃时：在水图上，P₃与P₄之间为NaCl、MgSO₄·H₂O共饱阶段，P₄与P₃之间为NaCl、MgSO₄·H₂O和KCl·MgCl₂·6H₂O共饱阶段。P₀是在P₄与P₃之间，说明澄清液冷却到75℃有上述三种盐析出。此时液相点应在N₇₅Z₇₅线段上(水图上为n₇₅z₇₅线段上)。应用相图作图法可确定液相点的位置为L₇₅(在水图上为1₇₅)。

(3)在50℃时：P点落在光卤石的结晶区，在水图上P₂P₇线段为NaCl和KCl·MgCl₂·6H₂O二盐共饱阶段。而P₀恰在P₂P₂线段上，说明澄清液冷却到50℃时，固相中只有NaCl和KCl·MgCl₂·6H₂O。此时对MgSO₄·H₂O并不饱和，故原来析出的MgSO₄·H₂O还要全部溶解在液相中。用作图法确定液相点为L₅₀(在水图上为1₅₀)。

(4)在25℃时：P点落在光卤石结晶区，在水图上P₁P₆线段为NaCl和KCl·MgCl₂·6H₂O二盐共饱阶段，P₀恰在P₁P₆线段上，澄清液冷却到25℃时只有NaCl和KCl·MgCl₂·6H₂O析出。用作图法确定液相点为L₂₅(在水图上为l₂₅)。

如果再继续降温，体系的液相点可能要达到C₂₅，甚至达到Z₂₅点。这时析出的固相不仅有NaCl，KCl·MgCl₂·6H₂O，还有MgCl₂·6H₂O，甚至有MgSO₄·7H₂O。

由以上分析可看出，澄清液在冷却过程中的析盐规律是：在开始降温阶段，只有NaCl和MgSO₄·H₂O析出；随后光卤石饱和析出；温度降至70℃以后，液相点离开NaCl，KCl·MgCl₂·6H₂O和MgSO₄·H₂O三盐共饱线进入光卤石结晶区，此时MgSO₄·H₂O已不饱和，原来析出的MgSO₄·H₂O全部又溶解于液相，以后的固相中只有NaCl和KCl·MgCl₂·6H₂O；再继续降温时，液相点逐渐靠近KCl·MgCl₂·6H₂O和MgCl₂·6H₂O两盐共饱线，温度低于25℃后，有析出MgCl₂·6H₂O或MgSO₄·7H₂O的可能性(至于这两种盐哪一种先析出，视P点的位置而定)。相图分析证明：冷却温度过高，不仅光卤石析出量少，而且还夹杂一部分MgSO₄·H₂O固相，降低了光卤石的质量；冷却温度过低，虽然光卤石析出较充分，但会有MgCl₂·6H₂O(或MgSO₄·7H₂O)析出，也影响光卤石的质量，同时消耗更多能量。在理论上，冷却温度控制在MgCl₂·6H₂O恰好饱和为最好。

澄清液冷却过程的试验数据，见表6－2－8。表中澄清液的成分、光卤石的成分及其与冷却温度的关系，与相图理论的分析结果基本相同。

表6－2－8 澄清液冷却至不同温度时，析出的光卤石及母液的成分

注：以95℃时100g澄清液为基准